多级离心泵振动原因分析及解决办法

胡桂清，王兵和，陈存利，王永祥，刘 炎

（1. 中国石油抚顺石化公司， 辽宁 抚顺 113004； 2. 中国石油东北化工销售抚顺分公司， 辽宁 抚顺 113008）

多级离心泵振动原因分析及解决办法

胡桂清1，王兵和1，陈存利1，王永祥1，刘 炎2

（1. 中国石油抚顺石化公司， 辽宁 抚顺 113004； 2. 中国石油东北化工销售抚顺分公司， 辽宁 抚顺 113008）

对多级离心泵的异常振动原因进行查找分析 ，将止推间隙、平衡盘问隙，叶轮口环与泵体口环导叶口环之间的间隙做了合理的调整，密封腔直口与泵体的同心度，首级叶轮壳体腐蚀严重穿腔，进行补焊处理，对泵体产生振动的原因进行简单的阐述 ，并提出有针对性的解决方法，最终使泵达到良好的运行状态。

多级离心泵；振动；间隙；同心度

辽宁省抚顺市乙烯化工厂乙二醇车间乙二醇工段冷凝液循环.泵由美国英格索兰设计制造，为多级离心泵 ，型号 3x9-7，流量 45 m3/h，扬程 416m，级数7级，转数 2 975 r/min。它是将冷凝液缓冲罐V402中140 ℃、0.2 MPa的工艺冷凝液加压到4.8 MPa后，绝大部分由FV404控制流量输送到M401与≤44%环氧乙烷水溶液充分混合后在进入 R401反应器反应生成乙二醇，另一部分由FV403调节阀的控制下将多余的冷凝液送回 V402罐，该泵从1989年投用至今已运行近20多年，中间经多次维修，经常出现流量缓慢下降，泵体振动缓慢上升，开始认为是机泵转子叶轮与泵体口环发生摩擦和口环间隙过大造成的，多次拆检装配后，问题依然没有根本性解决，且泵的振动状况还和以前一样，快速增长[1-3]。

1 泵体振动的原因分析

1.1 转子与泵壳体的同心度

泵经过多次检修后，在每次投用试车就表现出振动大，而且是泵出入口端径向振动较大，轴向振动在正常范围内，之后振动值成倍增长，在对泵进行拆检时，发现泵叶轮口环与泵壳体口环有明显的偏磨，于是对壳体口环位置进行测绘，结果壳体中心位置与其中段口环中心相差0.27 mm.由于泵入口壳体腔体严重腐蚀，将原来的壳体去除，做了一块材质相当的不锈钢板焊接代替，结果口环中心位置没有找好，与其中段口环中心相差0.27 mm;造成泵体同心度偏差，这是泵振动的重要原因。泵入口壳体冲刷腐蚀状况如图1所示。

图1 入口壳体冲刷腐蚀状况Fig.1 Status of brushing corrosion on discharge shell

1.2 泵头密封腔体止口与末级壳体配合间隙大

在对泵各个配合间隙位置进行测绘检查时，发现此泵头密封腔体止口与末级壳体配合间隙大，间隙为0.56 mm,密封腔体止口直径为198.94 mm,壳体直径为199.50 mm。

密封腔体从泵投入运行到现在已更换了3个腔体了，并且每个腔体都是有厂家现场测绘制造的，而且还不是同一个厂家制造的。所以在测绘的过程中难免有一些很小的误差，再者腔体的材质是碳钢，如果保存不好就会生锈，在除锈的过程中也会造成间隙增大的可能。

1.3 转子的轴向窜量调节不合理

最初在对泵体拆卸过程中，将泵轴窜量进行了测量，在将平衡盘取下，将其余的叶轮固定作为一个整体推向泵入口侧测得的数位1.8 mm，在拉向出口端时测得的数为6.5 mm,这样得出泵的总窜量为4.7 mm,这与厂家给出的b1为 1.8 mm，b2为 1.8 mm，总窜量为 3.6 mm有很大的出入。说明对其中磨损严重的叶轮必须换，在对其中磨损严重的5片叶轮更换后，重新测得泵的总窜量为4.4 mm,的值在水泵运行的时候是很重要的，因为在轴向力的作用下，转子总是向进口端，即向着入口端方向运动，在泵运转以后，由于轴向力作用会使转子向泵的人口侧窜动，而平衡盘间隙过小，会导致平衡盘和平衡座旋转摩擦。因为无论平衡盘和平衡座所构成的平衡室面积有多小，它所产生的平衡力永远都小于轴向力。就一定会造成平衡盘和平衡座的刮磨而使泵体产生强烈振动。

1.4 口环间隙过小

口环间隙设定合理，是保证泵正常运行时流量和压力稳定的前提条件，也是避免转子叶轮和泵壳体口环在泵的启停运行过程中发生碰撞摩擦，合理设定泵口环间隙应考虑的因素包括轴的挠度、轴的热胀冷缩，转子晃动量及间隙余量等。泵在静止时的挠度一般在 0.02～0.03 mm，运行时的挠度一般在0.05～0.08 mm，而测得泵的静挠度为0.02，由于叶轮与泵壳体，导叶口环有摩擦，当泵经过多次检修后间隙将会发生变化，此泵口环间隙出厂时的设计最大为 0.3 mm。而转子现在的材质发生了改变，在相同的温度下，不同的材质转子的膨胀系数是不同的，所以口环间隙与原设计也有很大的差别。现在叶轮的材质为304不锈钢，在20～200 ℃的温度范围内它的膨胀量为0.16 mm。叶轮口环的径向膨胀量一般在 0.16 mm左右。综合上述几个数字来考虑，其口环的间隙应该控制在 0.40 mm左右.经过多次检修后，每次的装配口环间隙一直以厂家的数值为参考，但每次都会出现装配之后试运行时泵体振动，解体之后发现口环磨损的情况，尤其以 1级、2级偏磨的最为严重,而口环间隙任以厂家设定为主，装配后试运行泵任然振动，拆检后发现口环有磨损的痕迹。测得各级叶轮口环间隙如表1，表2，说明泵的口环间隙小。

表1 叶轮入口与壳体口环的间隙Table 1 Clearance between impeller entrance and shell choma

表2 叶轮出口与导叶口环的间隙Table 2 Clearance between impeller discharge and guide vane choma

2 解决方法

2.1 泵壳体进行补焊修复处理

对P402A泵壳体进行补焊处理，补焊处理后的壳体如图2所示，P402B泵体将原来的车掉，用材质相仿的钢板代替，由于钢板在焊接过程中出现微小变形，导致与密封腔的同心度出现差错，最终引起泵振动，最好将口环部位补焊，车削找回同心度。

图2 壳体补焊处理后的状况Fig.2 The status of shell after welding treatment

2.2 对泵密封腔止口补焊修复处理

对密封腔止口处间隙补焊一圈后，车削到199.500

-0.04mm，达到过盈配合的要求。彻底解决了密封腔体下沉，造成腔体与壳体不同心而引起的振动。

2.3 更换导叶口环壳体口和环调整间隙

将所有的导叶口环和壳体口环进行了更换，并调整好间隙。调整后的口环间隙如表3和表4表所示。

表3 调整后的叶轮入口与壳体口环的间隙Table 3 Clearance between impeller entrance and shellchoma after adjustmen

表4 调整后的叶轮出口与导叶口环的间隙Table 4 Clearance between impeller discharge and guide vane choma after adjustment

考虑到轴的挠度，轴的中间挠度最大，也就是3级和4级叶轮相对应的部位应该是最大挠度处，所以将这两处的口环间隙设定值比其它的大一点，同时在满足泵正常运行条件情况下，将中间 3、4级叶轮口环的间隙设定为 0.42 mm和0.44 mm,其它的一样为0.4 mm,进行装配，这样装配可以有效避免了多级泵在检修后因轴的挠度而在中间与口环抚顺摩擦引起泵的振动和偏磨的现象，同时也延长了口环的使用寿命。在将部分叶轮更换后，还将转子整体进行动平衡测试，平衡精度 G2.5，彻底消除了转子的不平衡力。动平衡的转数为3 000 r/min。

2.4 合理调节轴向窜量

多级泵运行中由于轴向力的存在和平衡装置的作用，使泵转子处于动态平衡，即转子不停的左右窜动，窜动量一般在 0.10～0.15 mm 之间，考虑到转子始终是向着进口方向运动，而且这种运动趋势始终存在。这种情况只有合理调整止推间隙来控制平衡盘的轴向窜量，才可以保证平衡盘不会刮磨到平衡座。为了保证泵在运行过程中叶轮处于中间位置，根据经验，将平衡盘内侧车削0.8 mm后，然后在内测增加2 mm的调整垫，使向入口端移动间隙为2.4 mm, 使出口端移动间隙为2 mm后，这样调整充分考虑到泵在启停过程中转子还没有完全达到动态平衡时，造成平衡盘与平衡座之间的摩擦。

3 效果分析

通过对泵进行系统拆检，对可能影响泵振动所有部位细致检查，找出了问题所在，对问题进行了处理。消除了泵体振动，使离心泵运转周期大大的延长。该泵从2011年5月开始运行，以12个月的时间，基本上保持良好的各种性能指标。

［1］黄志达．旋转设备运行及故障分析[M]．大连：大连理工大学出版社，1989.

［2］潭晚件．设备管理与维修[M]．2版．北京：中国石油出版社，1999.

［3］关醒凡.现代泵设计手册[M].北京：宇航出版社,1995.

Analysis on Vibrating Causes of Multistage Centrifugal Pumps and Solutions

HU Gui-qing1, WANG Bing-he1, CHEN Cun-li1, WANG Yong-xiang1, LIU Yan2
（1. PetroChina Fushun Petrochemical Company, Lioaning Fushun 113004, China；2. PetroChina Northeast Marketing Company Fushun Branch, Lioaning Fushun 113008, China）

Abnormal vibriation reasons of multistage centrifugal pumps were analyzed, then some measures were carried out, such as rationally adjusting the clearance of thrust, clearance of balance disk, clearance between impeller ring and pump mouth ring, checking concentricity between direct export of seal cavity and pump body, welding the place where breakage happened in the first stage impeller casing because of severe corrosion. At last, the pumps can run very well.

Multistage centrifugal pump; Vibration; Clearance; Concentricity

TQ 051

A

1671-0460（2012）06-0651-03

2012-05-05

胡桂清（1966-），女，辽宁抚顺人，1989年毕业于抚顺石油学院化工机械专业，研究方向：从事设备管理工作。E-mail：eohgq@petrochina.com.cn。